DE1101553B - Mehrleiter-Fernmeldekabel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein vollisoliertes Mehrleiter-Fernmeldekabel mit einem Innenleiter und koaxial angeordnetem, streifenförmig unterteiltem Außenleiter für die gleichzeitige Übertragung von nieder- und trägerfrequenten Signalen und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Die in der Fernmeldetechnik verwendeten vorerwähnten koaxialen Leitungen sind Hochfrequenzstörungen nicht so sehr ausgesetzt, da der rohrförmige äußere Leiter zugleich als Abschirmung des von ihm eingeschlossenen Raumes wirkt. Es ist jedoch bekannt, daß diese Abschirmwirkung bei Verkleinerung der Frequenz des Störsignals fortschreitend abnimmt, und daher ist es nicht ratsam, auf koaxialen Leitungen Signale von zu niedriger Frequenz zu übertragen. Vielmehr sind für diese Signale symmetrische Leitungen bedeutend besser geeignet. Bei auf dem Lande verwendeten koaxialen Kabeln beispielsweise beträgt für Mehrfachtelefonie die in Europa für Trägerfrequenzen verwendete Mindestfrequenz 6OkHz und die in den Vereinigten Staaten verwendete Mindestfrequenz 60 kHz; bei koaxialen Seekabeln dagegen ist die Mindestfrequenz allgemein auf 20 kHz herabgesetzt; jedoch entspricht es einer allgemeinen Praxis, das Kabel gegen Störungen dadurch zu schützen, daß es in der Nähe der Landungsstellen sowie auf den an Land befindlichen Endstrecken mit einem Bleimantel versehen wird. Die Unmöglichkeit, einen Teil des Frequenzspektrums auszunutzen, verursacht naturgemäß eine Verkleinerung der Zahl der übertragbaren Fernsprechkanäle. Eine weiter hieraus folgende Beschränkung besteht darin, daß die koaxiale Leitung selbst nicht für eine Tonfrequenzübertragung, sondern nur für Trägerfrequenzsysteme benutzt werden kann.

Die symmetrischen Sternviererleitungen zeigen dagegen ein umgekehrtes Verhalten insofern, als sie es ermöglichen, drei Stromkreise, nämlich die beiden seitlichen Kreise und den Phantomkreis, sowohl bei Tonfrequenz als auch bis zu Frequenzen in der Größenordnung von 60 kHz auszunutzen; dies ergibt sich auf Grund ihrer Symmetrie gegen Erde; dadurch induziert jede äußere Störung, wenn der Abgleich vollkommen ist, in den die Fernsprechkreise bildenden Drähten gleiche Spannungen entgegengesetzten Vorzeichens, die sich gegenseitig aufheben.

Oberhalb von 6OkHz wird das Phänomen der gegenseitigen Störung (Übersprechen) zwischen den seitlichen Kreisen und dem Phantomkreis so beträchtlich, daß die Verwendung des letzteren Kreises selbst dann problematisch wird, wenn das Kabel durch einen einzelnen Sternvierer gebildet wird.

Wenn das Kabel mehr als einen Sternvierer enthält, ist es ratsam, die Verwendung der Phantomkreise oberhalb des Tonfrequenzspektrums aufzugeben und Mehrleiter-Fernmeldekabel
und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Pirelli Societä per Azioni,
Mailand (Italien)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Patentanwälte,

Hamburg I₁ Ballindamm 26

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 31. Juli 1958

nur die seitlichen Kreise für Trägerfrequenzsysteme zu benutzen, welche die 240 kHz bei den papierisolierten Kabeln und die 552 kHz in den mit Polystyrolmischungen isolierten Kabeln erreichen können.

Zusammenfassend kann festgestellt werden: Während die koaxialen Kabel ohne jede Schwierigkeit Signale mit Frequenzen von mehreren Megahertz zu übertragen vermögen, eignen sie sich wegen der äußeren Störungen nicht zur Ausnutzung des Anfangsbereichs des Frequenzspektrums; andererseits bieten die Sternvierer drei Stromkreise sowohl bei Tonfrequenz als auch bei Trägerfrequenz für eine vernünftige Zahl von Kanälen, und daher ergeben sie bei höheren Frequenzen zwei Kreise, die bis hinauf zu den vorstehend genannten Frequenzen, aber nicht darüber hinaus verwendbar sind, was auf die Störungen zurückzuführen ist, die durch das Übersprechen zwischen den verschiedenen, in dem gleichen Kabel enthaltenen Kreisen entstehen.

Dieses unterschiedliche Verhalten der beiden der vorstehenden Betrachtung zugrunde liegenden Arten von Leitungen hat einen Einfluß auf die Bauweise und daher auch auf die Kosten von Land-Fernsprechkabeln. Tatsächlich ist es beispielsweise bei der Ausbildung einer Verbindung bei einem koaxialen Kabel mit einer großen Zahl von Kanälen zwischen zwei wichtigen Endzentren erforderlich, sofort eine entsprechende Zahl von Kanälen für die lokalen Verbindungen zu den kleineren Zentren vorzusehen, die durch das Hauptkabel hindurchgeleitet werden. Infolge-

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dessen können diese Verbindungen weder an den koaxialen Paaren ausgeführt werden, welche den Verkehr zwischen den Endzentren vermitteln, noch können sie, sofern die erforderliche Zahl von Kanälen begrenzt ist, an anderen in dem gleichen Kabel enthaltenen koaxialen Paaren ausgeführt werden. Allgemein ist es ratsam, ein kombiniertes Kabel zu schaffen, d. h. ein Kabel, das eine gewisse Zahl von koaxialen Paaren und eine geeignete Zahl von Sternvierern enthält, zu schaffen. Jedoch ergibt sich dann naturgemäß ein größeres und daher mit größeren Kosten verbundenes Kabel.

Was nun insbesondere die Verbindungen mit unter Wasser verlegten Leitungen angeht, so kommt es im allgemeinen vor, daß die gewünschte Zahl von Kreisen anfänglich verhältnismäßig klein ist und daß dann eine fortschreitende Vergrößerung vorauszusehen ist. Unter solchen Umständen ist die Verwendung eines koaxialen Kabels wenig zweckmäßig, da sie, selbst zur Ausführung eines einzelnen Kreises, die Verwendung komplizierter Trägerfrequenzausrüstungen erforderlich macht, die nicht vollständig ausgenutzt wurden; andererseits ergibt ein einzelnes Sternviererkabel unmittelbar die drei Tonfrequenzkreise, ohne irgendwelche besondere Ausrüstung zu erfordern, und es bietet außerdem die Möglichkeit, die Trägerfrequenzsysteme bei fortschreitender Vergrößerung des Verkehrs einzubauen; allerdings erfordert es bei den gleichen Bedingungen der Höchstfrequenz und der Dämpfung größere Abmessungen als das koaxiale Kabel und daher einen größeren Kostenaufwand.

Zur Schaffung eines verbesserten Kabels,, welches die günstigen Eigenschaften der beiden vorerwähnten Kabel kombiniert, wird bei dem einleitend erwähnten neuen Koaxialkabel erfindungsgemäß der koaxiale Außenleiter in vier voneinander isolierte Teilleiter aufgeteilt, die für sich einen symmetrischen Vierer bilden und in eine äußere Isolierhülle eingebettet sind. Zur Schaffung eines solchen Vierers müssen dabei die beiden folgenden Bedingungen erfüllt werden:

a) jeder am Umfang angeordnete Leiter muß auf der ganzen Länge des Kabels gegen die beiden benachbarten Leiter und gegen das umgebende Medium isoliert sein,

b) es muß eine vollkommene geometrische und elektrische Symmetrie gewährleistet sein, um die Kopplungen zwischen den innerhalb des Vierers erzielbaren Stromkreisen möglichst klein zu halten.

Bei dem neuen Kabel können nach weiteren Ausbildungen der Erfindung die Teilleiter des koaxialen Außenleiters wahlweise schraubenförmig um die Kabelachse herumlaufen oder aber auch parallel zur Kabelachse gerichtet sein. Als Werkstoff für die Teilleiter des koaxialen Außenleiters eignen sich gut leitende Metallstreifen oder parallel liegende Drähte.

Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist darauf gerichtet, daß der in vier isolierte Teilleiter aufgeteilte koaxiale Außenleiter mit einer im Abstand von ihm angeordneten elektrostatischen öder elektromagnetischen Abschirmung umhüllt ist. Ferner können mehrere Einzelkabel mit unterteiltem Außenleiter innerhalb eines gemeinsamen Kabelmantels angeordnet sein, wobei jedes Einzelkabel mit mindestens einem Band aus ferromagnetischem Material schraubenförmig bewickelt und darüber mit einer Bewicklung aus dünnem Isoliermaterial umhüllt ist.

Das neue Kabel wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens in der Weise hergestellt, daß der

45 Mittelleiter mit dem thermoplastischen Material isoliert, die Oberfläche der Isolierung erwärmt und darauf die Umfangsleiter in vorerwähntem Zustand aufgebracht werden, wobei sie zusammen mit dem isolierten Leiter durch ein Formwerkzeug oder eine Düse von solcher Größe laufen, daß die am Umfang befindliche» Teilleiter in die Isolierung eindringen und die Isolierung dabei in die Zwischenräume der Teilleiter eindringt und Rippen bildet, die die Teilleiter voneinander isolieren und im gewünschten Abstand halten, und daß danach die äußere Umhüllung im Strangpreßverfahren aufgebracht wird.

Ein anderes Verfahren der Kabelherstellung besteht darin, daß der Mittelleiter mit dem thermoplastischen Material isoliert wird, worauf auf ihm schraubenförmig die Umfangsleiter zusammen mit vier Füllsträngen aus isolierendem Material verflochten werden, die in den Zwischenräumen zwischen den einander benachbarten Leitern liegen, daß schraubenförmig mit einer geringen Steigung auf die Umfangsleiter und die Füllelemente ein Band aus thermoplastischem Material aufgewickelt und über diese Anordnung die Hülle aus thermoplastischem Material derart im Strangpreßverfahren aufgebracht wird, daß sie mit den Füllsträngen und dem Band verschmilzt und so einen einheitlichen Massekörper bildet, der die äußere Umhüllung mit der Isolation des Mittelleiters vereint und die vier Umfangsleiter voneinander isoliert festhält.

Für Unterwasseranwendungen lassen sich die nach dem vorerwähnten Verfahren hergestellten Seekabel zusätzlich mit einer an sich bekannten verdrehungssicher armierten Umhüllung versehen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise — ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre — näher erläutert:

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Fünfleiterkabels nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Landkabels, in welchem vier Kabel mit je fünf Leitern nach Art des in Fig. 1 angegebenen Schemas enthalten sind;

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Seekabels., das einen einzelnen Fünfer nach der Erfindung enthält, und

Fig. 4 zeigt das elektrische Schema der Endverbindungen eines Fünf leiterkabels nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit / der innere Leiter des koaxialen Stromkreises bezeichnet. 1, 2, 3 und 4 sind die vier im Querschnitt auf einem Kreise angeordneten Umfangsleiter, welche sowohl die Rückleitung des koaxialen Paares als auch den symmetrischen Sternvierer bilden. P ist die homogene Masse aus thermoplastischem Material, welche die vier Leiter voneinander sowie nach außen hin isoliert, und 5 ist die elektromagnetische Abschirmung.

Fig. 2 zeigt schematisch den Querschnitt eines Kabels, das unterhalb der Umhüllung G vier Fünferkabel Ql, Q2, Q3 und Q4 enthält, welche entsprechend dem Schema gemäß Fig. 1 ausgeführt und mit einer auf den Abschirmungen S₁.. .S₄ angeordneten isolierenden Bewicklung W₁.. . W₁ versehen sind.

Fig. 3 zeigt schematisch den Querschnitt eines Seekabels, das mit einer Umhüllung GA versehen ist, die mit parallelen kleinen Litzen armiert ist und einen einzelnen Fünfer enthält.

Beispielsweise kann jedes in dem Kabel enthaltene Fünferelement entsprechend der üblichen Praxis der Landkabel für Mehrkern-Fernsprechverbindungen folgende Daten aufweisen: Ein einzelner zentraler

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Kupferdraht von 1,20 mm Durchmesser, isoliert mit expandiertem Polyäthylen (Cellular-Polyäthylen) bis auf einen Durchmesser von 4,5 mm; vier Kupferstreifen von 2,7 mm Breite und 0,2 mm Dicke, die vorgebogen und symmetrisch auf dem isolierenden Zylinder angeordnet sind, so daß zwischen ihnen ein Zwischenraum von jeweils 1 mm verbleibt; eine Umhüllung, gleichfalls aus expandiertem Polyäthylen, von 0,5 mm Dicke, die zwischen die Streifen eindringt, so daß diese in einen Zylinderkörper eingebettet sind, dessen Außenquerschnitt 5,5 mm Durchmesser hat, und darüber zwei schraubenförmig gewickelte Bänder aus Weicheisen von 11 mm Breite und 0,05 mm Dicke.

Ein Fünferkabel für Unterwasserverbindungen kann im einzelnen beispielsweise folgende Abmessungen haben: Ein einzelner zentraler Kupferdraht von 4,29 mm Durchmesser, isoliert mit Polyäthylen bis auf 15,75 mm Durchmesser; vier vorgebogene Kupferstreifen von 0,4 mm Dicke, die mit ihrer Innenfläche auf den Umfang von 15,75 mm Durchmesser aufliegen, den sie auf gleichen Bogenstrecken derart bedecken, daß zwischen den Streifen jeweils eine freie Strecke von 2 mm Bogenlänge verbleibt; die Streifen sind mit einer Steigung von etwa 300 mm verflochten, wenn das Kabel mit einer üblichen Armierung bedeckt werden soll, oder vorzugsweise parallel angeordnet, wenn das Kabel mit einer verdrehungssicher armierten Hülle bedeckt werden soll. In jedem Falle wird auf die Streifen eine Schicht von Polyäthylen bis zu einem Durchmesser von 24 mm aufgebracht, so daß die gegenseitige Kapazität der verschiedenen Kreise geeignete Werte, die kleiner sind als 100 Millimikrofarad/km, annimmt.

Es bestehen keine besonderen Schwierigkeiten für die Trennung der verschiedenen Kreise, die mit dem Fünferkabel nach der Erfindung erzielbar sind, da es ausreichend ist, vier Übertrager entsprechend der bereits für die Ausführung der sogenannten Doppelphantomkreise bekannten Technik zu benutzen; bei Fig. 4 speisen die Übertrager T₁ und T₂ die beiden Kreise R₁ und R₂, deren Mitten mit dem Übertrager T₃ des Phantomkreises V verbunden sind, dessen Mitte an das geerdete Ende des Übertragers 4 angeschlossen ist, welcher den zentralen Leiter / des koaxialen Kreises C speist.

Claims (10)

Patentansprüche: 45

1. Vollisoliertes Mehrleiter-Fernmeldekabel mit einem Innenleiter und koaxial angeordnetem, streifenförmig unterteiltem Außenleiter für die gleichzeitige Übertragung von nieder- und trägerfrequenten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxiale Außenleiter in vier voneinander isolierte Teilleiter (1, 2, 3, 4) aufgeteilt ist, die für sich einen symmetrischen Vierer bilden und in eine äußere Isolierhülle eingebettet sind.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter des koaxialen Außenleiters schraubenförmig um die Kabelachse herum verlaufen.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter des koaxialen Außenleiters parallel zur Kabelachse verlaufen.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter des koaxialen Außenleiters aus gut leitenden Metallstreifen oder parallel liegenden Drähten bestehen.

5. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in vier isolierte Teilleiter aufgeteilte koaxiale Außenleiter mit einer im Abstand von ihm angeordneten elektrostatischen oder elektromagnetischen Abschirmung umhüllt ist.

6. Mehrfachkabel nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einzelkabel mit unterteiltem Außenleiter innerhalb eines gemeinsamen Kabelmantels angeordnet sind und jedes Einzelkabel mit mindestens einem Band aus ferromagnetisch em Material schraubenförmig bewickelt und darüber mit einer Bewicklung aus dünnem Isoliermaterial umhüllt ist.

7. Kabel nach Anspruch 1, insbesondere Seekabel, dadurch gekennzeichnet, daß es zu seinem mechanischen Schutz mit einer üblichen Armierung versehen ist.

8. Kabel nach Anspruch 1, insbesondere Seekabel, dadurch gekennzeichnet, daß es zu seinem mechanischen Schutz mit einer verdrehungssicheren Armierung versehen ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelleiter mit dem thermoplastischen Material isoliert, die Oberfläche der Isolierung erwärmt und darauf die Umfangsleiter in vorerwärmtem Zustand aufgebracht werden, wobei sie zusammen mit dem isoliertem Leiter durch ein Formwerkzeug oder eine Düse von solcher Größe laufen, daß die am Umfang befindlichen Teilleiter in die Isolierung eindringen und die Isolierung dabei in die Zwischenräume der Teilleiter eintritt und Rippen bildet, die die Teilleiter voneinander isolieren und im gewünschten Abstand halten, und daß danach die äußere Umhüllung im Strangpreßverfahren aufgebracht wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelleiter mit dem thermoplastischen Material isoliert wird, worauf auf ihm schraubenförmig die Umfangsleiter zusammen mit vier Füllsträngen aus isolierendem Material verflochten werden, die in den Zwischenräumen zwischen den einander benachbarten Leitern liegen, daß schraubenförmig mit einer geringen Steigung auf die Umfangsleiter und die Füllelemente ein Band aus thermoplastischem Material aufgewickelt und über diese Anordnung die Hülle aus thermoplastischem Material derart im Strangpreßverfahren aufgebracht wird, daß sie mit den Füllsträngen und dem Band verschmilzt und so einen einheitlichen Massekörper bildet, der die äußere Umhüllung mit der Isolation des Mittelleiters vereint und die vier Umfangsleiter voneinander isoliert festhält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 923 676, 595 620,
502, 653 897, 643 746;

französische Patentschrift Nr. 964 893;
italienische Patentschriften Nr. 584 840, 581 190.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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